2模具零件常用的材料

1、2 模具零件常用的材料 本章重點(diǎn)介紹（1）碳鋼、合金鋼的分類、牌號(hào)和命名和用途；（2）塑料模具零件常用材料的特點(diǎn)、用途；（3）擠出機(jī)頭常用的原材料；。模具零件常用的材料本章要點(diǎn)碳鋼的分類、牌號(hào)合金鋼的分類、牌號(hào)2.1 塑料模具常用材料 2.1.1 碳鋼的分類及牌號(hào) 鋼和鑄鐵都稱為鐵碳合金。一般含碳量在0.02%-2%之間的鐵碳合金稱為鋼；含碳量大于2%的稱為鑄鐵。碳的含量對(duì)其性質(zhì)有決定性的影響.相對(duì)鑄鐵而言,鋼的含碳量低,其性質(zhì)是強(qiáng)而韌,而普通鑄鐵的含碳量高,其性質(zhì)是硬而脆.1碳鋼的分類 按化學(xué)成分的不同,鋼分為碳素鋼和合金鋼。其中碳素鋼占90%左右，合金鋼僅占10%，因此工業(yè)上基本的金屬材料

2、是碳素鋼。 常用的碳素鋼中,含碳量約為0.05%-1.4%,主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。（1）按鋼的含碳量分類：碳素鋼的分類：低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 wC0.25% 08 15 20.25%wC0.6% 30 40 45 50 55 0.6%wC1.35% T8 T10 T12 （2）按鋼的組織分類：亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼 wC0.8% （3）按鋼的質(zhì)量分類：普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 wS0.055% wP0.045% wS、 wP0.040% wS0.030% wP0.4%)，Mn（錳0.8%），鎳(Ni)，Cr，W，Mo（鉬），釩（V），鈦（Ti），鋁（

3、Al）硼(B)。低合金鋼 合金元素總量不超過5% 中合金鋼 合金元素總量為510%高合金鋼 合金元素總量大于10%（2）按用途分類：合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 普通低合金鋼 滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼 軸承鋼 超高強(qiáng)度鋼刃具鋼 模具鋼 量具鋼不銹鋼 耐熱鋼 耐磨鋼 低溫鋼等 2合金鋼的牌號(hào) GB221-79規(guī)定,由三大部分組成:(拼音+)數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字(+拼音)。其中元素符號(hào)表示鋼中所含化學(xué)元素種類;漢語(yǔ)拼音字母表示產(chǎn)品名稱、用途、冶煉方法等特點(diǎn)；阿拉伯?dāng)?shù)字表示鋼中化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)或產(chǎn)品的主要性能參數(shù)或代號(hào)。（1）合金結(jié)構(gòu)鋼 前面數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，后面數(shù)字表示合金元素的含量

4、，1.5%不標(biāo)出,1.5%、2.5%、3.5%時(shí)分別標(biāo)出2、3、4。以次類推。如40Cr 為0.37%-0.45%C0.8%-1.1%Cr。 （2）合金工具鋼 含碳量小于1%時(shí)：前面數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，后面數(shù)字表示合金元素的含量，1.5%不標(biāo)出,1.5%、2.5%、3.5%時(shí)分別標(biāo)出2、3、4。以次類推。如9SiCr 平均含碳量為0.9%，Si、Cr均小于1.5%。 含碳量大于1%時(shí)：前面不標(biāo)數(shù)字，后面數(shù)字表示合金元素的含量，1.5%不標(biāo)出,1.5%、2.5%、3.5%時(shí)分別標(biāo)出2、3、4。以次類推。Cr12MoV表示平均含碳量1%、Cr平均含量為12% Mo、V均1.5%2 Cr13

5、平均含Cr為13%，平均含碳量為0.2%（3）不銹鋼 2.1.3 鋼的性能特點(diǎn) 鋼有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，并可通過熱處理改變其性能，具有較高的切削加工性，冷成型性、熱加工性、耐磨性、耐熱性及焊接性，大多數(shù)塑料模都由鋼制造。 2.2 塑料模具成型零件常用的材料 2.2.1選擇零件材料考慮的因素（1）成型塑料制品的種類和特點(diǎn)如：塑料中加云母粉，CaCO3 ，玻纖都會(huì)明顯加劇模具磨損，PVC，POM等會(huì)放出腐蝕模具的氣體。（2）塑料制品成型的工藝方法如中空成型、熱塑性注射、熱固性注射，擠出。 (3)成型制品的形狀和精度要求如薄而大的制品，其成型面積大，材料要有一定的剛度。 (4)塑料制品生產(chǎn)批量

6、(5)有關(guān)塑料成型模具材料的物理、化學(xué)性能。 (6)與模具制造有關(guān)的因素，如加工方法、熱處理性能、拋光性能等。 (7)使用的可靠性與經(jīng)濟(jì)性等。 2.2.2 成型零件常用的材料 塑料模具的成型零件是直接成型制品內(nèi)外表面的組成零件，包括型腔、型芯、成型鑲塊，成型頂桿，由于這些零件直接與塑料接觸，因此要求具有一定的強(qiáng)度、剛度，表面耐磨性好，熱處理性能好，和良好的抗腐蝕性能。 1、T8A T10A （T9A T12A） 均為碳素工具鋼 T-碳 8-0.8%(千分之8) A-高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 優(yōu)點(diǎn)：可鍛性好，退火軟化，切削加工性好，價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：淬透性差，易開裂變形， （用水淬透深度為1518mm，油淬時(shí)

7、僅為57 mm）。 T8A、T10A淬火后，回火鋼中存在過剩的碳化物，因而硬度高，耐磨性好。 用途：用于制造尺寸不大，受力較小，形狀簡(jiǎn)單，及變形要求不高的塑料模具的小型芯、型腔，利用T8A，T10A淬透性不高的特點(diǎn)，制造要求表面耐磨，心部有一定韌性的凹模。 2、CrWMn 屬低合金工具鋼，前面不標(biāo)數(shù)字表示含碳量為1%，Cr,W,Mn的含量均1.5%，也不標(biāo)數(shù)字。 與T8A，T10A相比，CrWMn具有較高的淬透性和熱處理變形小的特點(diǎn)，用于制造形狀復(fù)雜，尺寸較大精度較高熱處理變形小的型腔、型芯或鑲件。 3、9Mn2V 屬低合金鋼 Mn：1.72.0% ；V：0.10.25% C：0.850.95

8、% 特點(diǎn)：比碳素工具鋼綜合性能優(yōu)良，淬透性很好，淬火變形?。ㄓ捎诤幸欢康模╒）釩，可細(xì)化晶粒，減小了鋼的熱敏感性，碳化物分布均勻）。 用途：用于制造截面尺寸較大，形狀復(fù)雜，熱處理要求變形小的成型零件型腔、型芯或鑲件。 4、Cr2Mn2SiWMoV 是一種空冷微變形冷作模具鋼。 C1%;Mn:1.82.3% Si:0.60.9% Cr:1.32.6% W=0.71.10% Mo=0.50.8% V=0.10.25% S.P0.03% 特性：淬透性好，熱處理變形小，其碳化物顆粒小且分布均勻，有較高的力學(xué)性能和耐磨性。 缺點(diǎn)：退火工藝復(fù)雜，退火后硬度偏高，脫炭敏感性較大。 用途：用于制造大型、復(fù)

9、雜、精密和要求熱處理變形小有較高耐磨性的塑料模、型腔、型芯、嵌件。 5、Cr12 屬高碳高鉻工具鋼 C1.42.3% Cr1113% 特點(diǎn)：淬透性很好，淬火變形小，耐磨性高，熱處理后其強(qiáng)度比碳素工具鋼和低合金鋼高。 因Cr12含Cr較高，不適合我國(guó)資源，一般用低鉻微變形模具鋼Cr4W2MoV代替Cr12使用： 用途：Cr12 Cr4W2MoV用于制造形狀復(fù)雜、精密、要求熱處理變形小，耐磨性高的型芯、型腔或鑲件。 6、20CrMnTi 屬滲碳鋼（低碳低合金鋼） C平均含碳量為0.2%. 由于加入Cr滲碳后，不但增加了滲碳層表面的含碳量深度，Cr還可提高鋼的淬透性，提高零件心部強(qiáng)度，它的冷變形抗力

10、低，所以可采用冷擠壓加工塑料模，為提高零件的表面礙度（即耐磨性）常在加成型零件后滲碳然后進(jìn)行淬火和低溫回火。 用途：用于斷面小，形狀復(fù)雜，表面承受磨損的型腔，型芯鑲件 7、5CrMnMo 屬中碳低合金鋼（熱作模具鋼） C ： 0.50.6% Mn ：1.201.6% Si：0.250.60% Mo ：0.150.30% 特點(diǎn)：在高溫下能保持高的強(qiáng)度、韌性和高耐磨性有較高的耐熱疲勞性、淬透性、導(dǎo)熱性較好，中等含碳量使用鋼淬火后具有一定的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，同時(shí)具備較高的塑性、韌性，導(dǎo)熱性和耐疲勞性。 用途：用于高耐磨、高強(qiáng)度和高韌性和大型型芯、型腔。 8、3Cr2W8V 屬中碳中合金鋼（熱作模具

11、鋼） C：0.30.4% Mn：0.20.4% S：0.35% Cr：0.200.7% W：7.59.0% V：0.20.4% 由于含有較多的Cr和W,具有較好的耐熱,耐疲勞性和熱硬性,因含碳量較低,導(dǎo)熱性和韌性較好。 9、38CrMoAl 屬于最常使用的氮化鋼. C:0.350.42% Cr:1.351.65% Mo:0.150.25% Al:0.71.10% 38CrMoAl具有優(yōu)良的氮化性能和力學(xué)性能，氮化處后零件表面具有很高的硬度和耐磨性，而心部有良好的韌性，38CrMoAl的淬透性較好，切削加工性能好，但焊接性差，并有脫碳傾向。 用途：用于形狀復(fù)雜，尺寸精確，要求有較高耐磨、耐腐蝕，

12、高精度型芯，型腔。 10、P20 是美國(guó)最廣泛使用的模具鋼，相當(dāng)于我國(guó)的30Cr2Mo。 C：0.280.40% Si：0.20.8% Mn：0.61.0% Cr:：1.42.0% Mo：0.30.58% P20含有較高的鉻和鉬，因此淬透性較好，可進(jìn)行滲碳、滲氮，淬碳后淬火，硬度HRC可大于65，并且具有優(yōu)良的加工性，均勻的力學(xué)性能。 用途：適合于調(diào)質(zhì)處理（HRC30-36），加工大型復(fù)雜或精密的塑料模，壽命達(dá)100多萬(wàn)次，如電視機(jī)外殼、汽車儀表板、電器塑料殼等。P20切削加工性能及拋光性都顯著優(yōu)于45，在相同的條件下，表面粗糙度比45低13級(jí)。 11、45 屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，C：0.45%

13、 優(yōu)點(diǎn)：切削加工性好，可焊接（焊前需預(yù)熱，焊后要退火，以消除焊接殘余應(yīng)力）45#價(jià)格較低約3000元/噸，是我國(guó)制造模具的主要鋼種。 缺點(diǎn)：淬透性低，對(duì)一定厚度的塑料模水淬容易開裂變形，因此，一般在正火狀態(tài)下使用，45鋼的力學(xué)性能隨塑料模具的尺寸增大而變差，只有力學(xué)性能要求較高的小型模具需采用調(diào)質(zhì)處理。 用途：用于制造形狀簡(jiǎn)單、要求不同的型腔、型芯、實(shí)驗(yàn)室的大部分模具都用45鋼。 12、 20、15 屬于低碳鋼，含碳量分別為0.2%、0.15%。 由于強(qiáng)度、硬度低、韌性、塑性好，所以容易冷擠壓成形為型腔，為了使型腔達(dá)到一定的硬度，一般需滲碳，淬火處理如選低碳鋼加工模具型腔、型芯，淬硬熱處理工藝

14、復(fù)雜生產(chǎn)周期長(zhǎng)，如果用含碳量高的鋼種直接淬火或表面淬火能達(dá)到要求，一般不需選用低碳鋼滲碳。 用途：用于冷擠壓加工的型腔，塑料模的導(dǎo)柱。 2.2.3 模體零件 一般指各種模板，頂出板、固定板、模架墊板等。這些零件主要起支撐作用，因此要求零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，一般多用45加工，但需進(jìn)行熱處理，使其達(dá)到一定的硬度較高要求可選T8A、T10A，淬回HRC5458，要求不高的模具，有時(shí)可選Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。 2.2.4澆注系統(tǒng) 包括澆口套、拉料桿、分流錐等，同成型零件相似，它與高溫、高壓塑料接觸，要求具備良好的耐磨性，耐熱性、耐腐蝕性和熱硬度。 一般選T8A、T10A，HRC5055。 2.2.5

15、導(dǎo)向零件 包括：導(dǎo)柱、導(dǎo)套、限位導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)柱及導(dǎo)套、銷釘?shù)取＿@些零件起導(dǎo)向作用，開合模時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，成型過程中承受一定的壓力或側(cè)壓力，所以要求這類零件具有良好的耐磨性，和一定的硬度，芯部具有一定的韌性。 導(dǎo)柱： 20 經(jīng)滲碳淬火 HRC 56-60 T8A、T10A 淬火HRC50-55 45調(diào)質(zhì)表面淬回低溫回火 HRC50-55 導(dǎo)套：T8A、T10A 硬度稍低于導(dǎo)柱這樣可以改善摩擦，防止導(dǎo)柱、導(dǎo)套拉毛、保護(hù)導(dǎo)柱。 限位導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套、銷釘常用T8A、T10A，HRC5055。2.2.6 抽芯機(jī)構(gòu) 包括斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)滑槽、鎖緊楔等。 工作時(shí)承受一定的壓力，零件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，要

16、求具備耐磨表面，耐腐蝕性和足夠的力學(xué)性能。 斜導(dǎo)柱、滑塊、斜滑塊 T8A、T10A HRC 54-58 鎖緊楔 T8A 、T10A HRC 54-58 45 HRC54-58 2.2.7頂出機(jī)構(gòu) 包括各類頂桿、頂管、頂板、頂出板、頂出固定板、復(fù)位桿等，要求表面耐磨、并具有足夠的強(qiáng)度。 頂桿：T8A T10A 淬火 HRC 54-58 45 50 55 淬火 45 左右 一般為標(biāo)準(zhǔn)件 頂管：T8A T10A HRC 53-57 復(fù)位桿：T8A T10A HRC 55-602.2.8 擠出機(jī)頭常用的材料 作為機(jī)頭體材料，必須具備耐腐蝕和耐磨，在機(jī)頭體內(nèi)壓（410Mpa）作用下,有足夠的強(qiáng)度和剛度,易進(jìn)行電鍍和提高硬度在高溫下(300400)不變形。（1）機(jī)頭體：機(jī)頸（連接體)、連接法蘭、口模壓緊法蘭 一般選 40 45 50 或 40Cr 45C